臥式深孔內(nèi)工件的裝配方法研究

□ 劉百寧

沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司 沈陽 110869

1 問題的提出

根據(jù)裝配工藝要求，有些工件必須采用臥式裝配方法來完成裝配。但是，由于質(zhì)量比較大的工件用手工操作無法完成裝配，因此需要吊車進(jìn)行輔助。吊車輔助裝配過程中，鋼絲繩會(huì)與孔壁干涉，使工件無法裝配到指定位置。針對(duì)以上問題，筆者設(shè)計(jì)了用于臥式深孔內(nèi)工件裝配的吊裝工具。

2 裝配難點(diǎn)分析

對(duì)臥式深孔內(nèi)的工件進(jìn)行裝配，當(dāng)外部的機(jī)殼、端蓋和內(nèi)部的主軸已經(jīng)裝配完成后，需要將一個(gè)圓柱形工件（圖1）安裝到這個(gè)由端蓋和主軸組成的環(huán)形空間內(nèi)，工件裝配如圖2所示。圓柱形工件裝配后，與端蓋內(nèi)孔和主軸外圓均屬于小間隙配合［1］，配合尺寸單邊間隙為0.10～0.15 mm。此圓柱形工件質(zhì)量為35 kg，材料為鑄鋁。裝配完成后，圓柱形工件的端面與端蓋端面的距離達(dá)482 mm，人的胳膊長(zhǎng)度一般在450 mm左右，所以這樣的內(nèi)孔就相當(dāng)于深孔了。另外，單邊的裝配空間為20 mm，直徑為640 mm，裝配空間狹小，不能多人協(xié)同操作。工件質(zhì)量又比較大，即使單人能夠抬動(dòng)工件，也不能保證使工件保持水平［2-3］。不能保持工件水平，就不能將工件裝配到這個(gè)環(huán)形空間內(nèi)，這時(shí)必須考慮使用吊車進(jìn)行輔助裝配。

在采用臥式裝配的吊裝方法時(shí)，通常是吊裝工件的外圓，而吊裝工件外圓的鋼絲繩勢(shì)必會(huì)與壓板發(fā)生干涉，這會(huì)導(dǎo)致裝配無法順利完成。

▲圖1 圓柱形工件

3 吊裝工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)組成

立式裝配與臥式裝配的作用是保證裝配工件豎直或水平［4-5］，通常，進(jìn)行立式裝配時(shí)吊端面，進(jìn)行臥式裝配時(shí)吊外圓。

當(dāng)采用常規(guī)臥式裝配吊外圓的方法不能夠滿足裝配要求時(shí)，需設(shè)計(jì)新型吊裝工具，使常規(guī)臥式裝配由吊外圓改為吊端面。

筆者設(shè)計(jì)的吊裝工具為杠桿與滑子組成的新型吊裝工具，如圖3所示。左右兩個(gè)杠桿串到滑子的兩個(gè)孔內(nèi)，并且能夠前后滑動(dòng)，滑子上面有螺紋孔，可以通過吊環(huán)起吊，進(jìn)行吊車輔助吊裝。

吊車將滑子吊起，滑子相當(dāng)于一個(gè)支點(diǎn)，人在滑子的另一側(cè)可施加向下的力，使滑子兩側(cè)的力大小相等，這樣工件就能夠保持水平狀態(tài)了。杠桿、滑子、工件及人施加向下的力，達(dá)到相互平衡。

3.2 杠桿

杠桿的前端帶有外螺紋，目的是與工件連接。在吊裝過程中，杠桿受力彎曲。為了保證工件呈水平狀態(tài)，杠桿的剛度需要滿足在吊裝過程中不發(fā)生彎曲變形［6-7］。

從結(jié)構(gòu)上來看，桿件的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，工件的質(zhì)量越大，桿件的直徑就越大，這樣才能夠保證杠桿的剛度，進(jìn)而滿足裝配前后工件呈水平狀態(tài)。所以，在裝配過程中杠桿在不與其它零件發(fā)生干涉的情況下，其外圓尺寸應(yīng)盡量大些。

▲圖2 工件裝配圖

▲圖3 新型吊裝工具

3.3 滑子

從吊裝結(jié)構(gòu)來看，滑子起到相當(dāng)于杠桿中支點(diǎn)的作用。為使吊裝后的工件保持水平狀態(tài)，以及杠桿不產(chǎn)生變形，滑子的寬度尺寸應(yīng)該大一些，其它尺寸只要在使用過程中不與其它零件發(fā)生干涉即可?；油庑稳鐖D4所示。

▲圖4 滑子

4 裝配過程分析

為了保證工件能夠順利完成裝配，在裝配前必須保證工件的軸心線與其配合的主軸軸心基本保持同心，只有這樣，才能順利完成裝配。這是因?yàn)楣ぜ椭辽羁變?nèi)部，由于裝配空間狹小，若測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)圓柱形工件的軸心線與所配合的主軸軸心不同心，則再進(jìn)行調(diào)節(jié)就很不方便。端蓋與主軸同心度要求非常高，可以用端蓋的內(nèi)孔為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量。因此，設(shè)計(jì)制作量規(guī)來測(cè)量裝配后端蓋內(nèi)孔與外圓之間的間隙，用量規(guī)對(duì)上下左右四個(gè)方向的間隙值進(jìn)行測(cè)量并調(diào)整，保證上下左右四處間隙基本相等。

在工件與端蓋內(nèi)孔和主軸外圓都保持同心的前提下，由于工件與端蓋內(nèi)孔和主軸外圓均屬于小間隙配合，配合尺寸單邊間隙為0.10～0.15 mm，因此工件就可以隨吊車向深孔內(nèi)移動(dòng)，到達(dá)裝配指定位置。

5 工件拆卸方法

工件安裝后，如需要檢修或者更換，不同質(zhì)量大小的工件拆卸方法也不相同。

（1）當(dāng)工件質(zhì)量小于20 kg時(shí)，可通過手工操作對(duì)工件進(jìn)行拆卸。

（2）當(dāng)工作質(zhì)量大于 20 kg、小于50 kg時(shí)，在拆卸過程中，工件會(huì)與所配合的主軸外圓脫離。由于工件質(zhì)量較大，在脫離瞬間僅靠人力將工件接住是不可能的，這時(shí)工件在拆卸過程中就很容易與所配合主軸外圓相鄰的小外圓發(fā)生磕碰，輕者損壞工件，重者傷及人。正確的拆卸方法是，先將桿件擰到工件上，通過人工拉動(dòng)桿件使其帶動(dòng)工件向外移動(dòng)。當(dāng)工件與所配合主軸外圓的軸向配合長(zhǎng)度還剩15～20 mm時(shí)，停止拉動(dòng)工件，然后采用桿件與滑子組成的新型吊裝工具，并用吊車予以輔助進(jìn)行拆卸。值得注意的是，工件與所配合主軸外圓在脫離前，鋼絲繩是不能拉緊的。如果鋼絲繩拉緊，相當(dāng)于工件受到一個(gè)分力作用，這時(shí)工件不會(huì)由內(nèi)孔向外作直線運(yùn)動(dòng)。但繩子也不能太松，如果太松，工件與所配合主軸外圓脫離后會(huì)墜落到主軸的另一個(gè)臺(tái)階上，因此鋼絲繩以微微松一點(diǎn)為宜。當(dāng)工件在與所配合主軸外圓脫離時(shí)，工件由于重力的作用會(huì)向下脫落，工件墜落到主軸另一個(gè)臺(tái)階上之前，鋼絲繩已經(jīng)繃緊，這樣工件就不會(huì)脫落到主軸的另一個(gè)臺(tái)階上。

（3）當(dāng)工件質(zhì)量大于50 kg時(shí)，通過人工由深孔向外拉動(dòng)工件非常費(fèi)力，需要采用螺旋調(diào)整推拉機(jī)構(gòu)將工件從深孔內(nèi)拉出來。螺旋調(diào)整推拉機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需兩塊帶有兩個(gè)孔的長(zhǎng)方形板、兩根螺柱、兩個(gè)螺母和兩根螺栓即可。另外，在端蓋平面上加工兩個(gè)工藝螺紋孔，用于固定長(zhǎng)方形板。使用時(shí)，長(zhǎng)方形板左側(cè)螺母先松開，向深孔內(nèi)側(cè)擰長(zhǎng)方形板外側(cè)的螺母，這時(shí)可以通過螺母和螺柱配合向外拉動(dòng)工件。其余步驟同上述質(zhì)量為20 kg～50 kg時(shí)的工件拆卸方法一樣。

6 結(jié)論

對(duì)臥式深孔內(nèi)的工件進(jìn)行裝配時(shí)，通過采用筆者設(shè)計(jì)的新型吊裝工具，解決了工件在深孔內(nèi)部安裝不便的問題。

用新型吊裝工具代替手工裝配，切實(shí)提高了裝配質(zhì)量和裝配效率，既安全環(huán)保，又降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。這一吊裝工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用，易于加工生產(chǎn)制造［10］，應(yīng)用范圍廣。